JP6958437B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、より詳細には、気筒内の圧縮圧を解放するためのデコンプ装置を有する内燃機関を駆動モータユニットとともに備えるハイブリッド車両に関する。
気筒内の圧縮圧を解放するためのデコンプ装置(減圧装置とも呼ばれる)を備える内燃機関が公知である。デコンプ装置は、気筒内の圧縮圧を解放するデコンプ動作が行われる状態(以下、「デコンプ作動状態」と称する)と、クランク軸が回転していても上記デコンプ動作が行われない状態(以下、「デコンプ停止状態」と称する)とを選択可能に構成される。
例えば、特許文献1には、上述のようなデコンプ装置を備える内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置は、車体振動を抑制するために、エンジン停止過程及びエンジン始動過程においてデコンプ作動状態が選択されるようにデコンプ装置を制御する。また、このデコンプ装置の例は、吸気弁の閉じ時期を変更可能な可変動弁機構であり、デコンプ作動状態は、吸気弁の閉じ時期を遅角させることにより実現される。
特開2014−047695号公報
複数の気筒を有する内燃機関と、クラッチを介さずに内燃機関に連結された電動機を含む駆動モータユニットとを含むパワートレーンを備えるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、燃焼が行われないエンジン停止過程又はエンジン始動過程において内燃機関のコンプレッション(加振力)に起因するパワートレーンの共振に伴う振動騒音を抑制するために、デコンプ装置を設けることが有効である。
より詳細には、全気筒においてコンプレッションが連続的に行われていると、当該コンプレッションによる加振周期が駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域(以下、「第1パワートレーン共振域」と称する)において、パワートレーンに共振が発生する。デコンプ装置が全気筒に設置されていると、そのような第1パワートレーン共振域において、デコンプ装置の利用によって共振を抑制することができる。
その一方で、上記の構成を有するハイブリッド車両において、コスト低減のために、一部気筒(すなわち、内燃機関の全部ではない1又は複数の気筒)にのみデコンプ装置を備えることが考えられる。しかしながら、デコンプ気筒をどの気筒に設置するかに関して特別な配慮なしにデコンプ装置の設置気筒数が減らされると、上記第1パワートレーン共振域において適切に共振を抑制できなくなる。
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、デコンプ装置の設置気筒数の減少によるコスト低減を図りつつ、第1パワートレーン共振域においてデコンプ装置の利用によって共振を抑制できるようにしたハイブリッド車両を提供することを目的とする。
本発明に係るハイブリッド車両は、複数の気筒を有する内燃機関と駆動モータユニットとを含むパワートレーンを備える。
前記駆動モータユニットは、クラッチを介さずに前記内燃機関に連結された電動機を含む。
前記内燃機関は、前記複数の気筒のうちの全部ではない1又は複数である一部気筒に設置され、燃焼が行われないエンジン停止過程及びクランキングの開始から燃料噴射の開始までの期間であるエンジン始動過程のうちの少なくとも一方において前記一部気筒内の圧縮圧を解放するように作動するデコンプ装置を含む。
前記デコンプ装置は、前記デコンプ装置が作動状態であるときに爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないように選択された前記一部気筒に設置されている。
前記ハイブリッド車両は、制御装置をさらに備えていてもよい。そして、前記制御装置は、前記エンジン始動過程において前記デコンプ装置の作動を停止させる場合には、エンジン回転速度が第1パワートレーン共振域の上限値よりも高く、かつ、前記第1パワートレーン共振域よりも高エンジン回転側に位置する第2パワートレーン共振域の下限値よりも低いときに、前記デコンプ装置の作動を停止させてもよい。前記第1パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置の作動が停止している状態で前記内燃機関のコンプレッションによる加振周期が前記駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域であり、前記第2パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置が作動している状態で前記加振周期が前記固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域である。
前記ハイブリッド車両は、制御装置をさらに備えていてもよい。そして、前記制御装置は、前記エンジン停止過程において前記デコンプ装置を作動させる場合には、エンジン回転速度が第1パワートレーン共振域の上限値よりも高く、かつ、前記第1パワートレーン共振域よりも高エンジン回転側に位置する第2パワートレーン共振域の下限値よりも低いときに、前記デコンプ装置を作動させてもよい。前記第1パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置の作動が停止している状態で前記内燃機関のコンプレッションによる加振周期が前記駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域であり、前記第2パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置が作動している状態で前記加振周期が前記固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域である。
本発明によれば、デコンプ装置は、当該デコンプ装置が作動状態であるときに爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないように選択された一部気筒に設置されている。このように設置されたデコンプ装置を有する内燃機関によれば、デコンプ装置が作動状態であるときに、当該内燃機関の全気筒においてコンプレッションが行われる場合と比べて、内燃機関のコンプレッションによる加振周期が駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を上昇させることができる。これにより、本発明に係るハイブリッド車両によれば、デコンプ装置の設置気筒数の減少によるコスト低減を図りつつ、デコンプ装置を全気筒に設置する例と同様に、第1パワートレーン共振域においてデコンプ装置の利用によって共振を抑制できるようになる。
本発明の実施の形態1に係るハイブリッド車両のパワートレーンの構成例を説明するための図である。 図1に示すデコンプ装置の具体的な構成の一例を説明するための図である。 図1に示すデコンプ装置の具体的な構成の一例を説明するための図である。 一部気筒(#2、#3)へのデコンプ装置の設置による効果を説明するための図である。 内燃機関のコンプレッションに起因してパワートレーンに共振が発生するエンジン回転速度領域を説明するための図である。 実施の形態1のように一部気筒(#2、#3)にデコンプ装置を設置した場合の課題を説明するための図である。 本発明の実施の形態2に係るデコンプ装置の制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態2に係るエンジン始動過程におけるデコンプ装置の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係るエンジン停止過程におけるデコンプ装置の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 直列2気筒の内燃機関を対象としたデコンプ装置の設置気筒の選択例を説明するための図である。 直列3気筒の内燃機関を対象としたデコンプ装置の設置気筒の選択例を説明するための図である。 V型6気筒の内燃機関を対象としたデコンプ装置の設置気筒の選択例を説明するための図である。 V型8気筒の内燃機関を対象としたデコンプ装置の設置気筒の選択例を説明するための図である。
以下に説明される各実施の形態において、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
1.実施の形態1
まず、図1〜図5を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
1−1.ハイブリッド車両のパワートレーンの構成例
図1は、本発明の実施の形態1に係るハイブリッド車両のパワートレーン10の構成例を説明するための図である。図1に示すパワートレーン10は、ハイブリッド車両の動力源として、内燃機関20と駆動モータユニット60とを備えている。
1−1−1.内燃機関(直列4気筒)
内燃機関20は、一例として、火花点火式の直列4気筒エンジンであり、気筒列方向の一端から順に第1〜第4気筒#1〜#4を備えている。しかしながら、本発明の対象となる内燃機関は、複数の気筒を有する限り、圧縮着火式エンジンであってもよい。
内燃機関20は、燃料噴射弁22と点火装置24(点火プラグのみ図示)とを備えている。燃料噴射弁22は、各気筒に配置され、例えば気筒内に直接燃料を噴射する。点火装置24は、各気筒に配置された点火プラグを用いて、気筒内の混合気に点火する。
さらに、内燃機関20は、デコンプ装置26を備えている。デコンプ装置26の設置気筒の選択例に関しては後述する。図2及び図3は、図1に示すデコンプ装置26の具体的な構成の一例を説明するための図である。なお、図2及び図3は、デコンプ装置26の設置気筒に関する構成を示している。
図2には、吸気弁28と、吸気カム30の押圧力を吸気弁28に伝達するロッカーアーム32と、ロッカーアーム32の非バルブ側の端部を支持する油圧式ラッシュアジャスタ(HLA)34とが示されている。吸気弁28は、バルブスプリング36によって閉じ方向(すなわち、ロッカーアーム32を押し上げる方向)に付勢されている。
図3には、デコンプ装置26の設置気筒の2つ(一例)の吸気弁28に対応する2つのロッカーアーム32と2つのHLA34とが示されている。デコンプ装置26は、図3に示すように、HLAホルダ38、スライダ40、HLAリフタ42及びアクチュエータ44を備えている。
より詳細には、HLAホルダ38は、シリンダヘッド46に固定され、かつ、有底円筒状に形成されており、HLA34を昇降可能に収容している。スライダ40は、アクチュエータ44によって駆動されることにより、気筒列方向(図3の左右方向)に往復移動する。スライダ40は、スライダ40の往復運動をHLA34の昇降運動(図3の上下方向の往復運動)に変換するためのカム面40aを備えている。HLAリフタ42は、HLA34の底面とスライダ40のカム面40aとの間に介在している。アクチュエータ44は、例えば、電動式である。
HLA34は、その本来的な機能(伸縮動作)により、吸気カム30とロッカーアーム32とのクリアランスを常時なくすように作動している。そのうえで、アクチュエータ44を用いてスライダ40の位置を調整することにより、HLA34を利用して、ロッカーアーム32への吸気カム30の押圧力の付与に関係なく、吸気弁28を開いたままとすることができる。具体的には、図3中に実線で示されるようにカム面40aが位置している状態では、吸気弁28は通常通りに開閉動作する。これに対し、カム面40aが破線で示される位置に移動するようにアクチュエータ44が駆動されると、それに伴い、カム面40aの作用によって、HLA34がHLAリフタ42を介してロッカーアーム32側にリフトする。このようにHLA34がリフトしている状態が得られると、ロッカーアーム32への吸気カム30の押圧力の付与に関係なく、吸気弁28を開いたままとすることができる。
その結果、デコンプ装置26の設置気筒の燃焼室48と吸気通路50とを常時連通させることが可能となるので、デコンプ装置26の設置気筒において圧縮行程中の筒内圧(すなわち、圧縮圧)を解放することができる。以下、このように各気筒内の圧縮圧を解放する動作を「デコンプ動作」と称する。
上記のように構成されたデコンプ装置26によれば、HLA34が上述のようにリフトするようにアクチュエータ44を作動させることにより、デコンプ動作が行われる「デコンプ作動状態」が得られる。一方、HLA34のリフトが解消するようにアクチュエータ44を作動させることにより、(クランク軸52が回転していても)デコンプ動作が行われない「デコンプ停止状態」が得られる。このように、デコンプ装置26は、アクチュエータ44を制御することにより、デコンプ作動状態とデコンプ停止状態とを選択可能である。なお、本発明に係るデコンプ装置の具体的な構成は、図2、3に示す例に限られない。すなわち、気筒内の圧縮圧を解放可能であれば、公知の任意の構成を有するデコンプ装置を採用することができる。
また、内燃機関20のクランク軸52の近傍には、クランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ54が取り付けられている。
1−1−2.駆動モータユニット
駆動モータユニット60は、発電可能な電動機である第1モータジェネレータ(M/G1)62及び第2モータジェネレータ(M/G2)64と、動力分割機構66とを備える。第1モータジェネレータ62及び第2モータジェネレータ64は、供給された電力によりトルクを出力するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備える交流同期型のモータジェネレータである。第1モータジェネレータ62は主にジェネレータとして用いられ、第2モータジェネレータ64は主にモータとして用いられる。以下、分かり易い説明のため、第1モータジェネレータ62を単にジェネレータ62と表記し、第2モータジェネレータ64を単にモータ64と表記する。
内燃機関20、ジェネレータ62及びモータ64は、動力分割機構66及び減速機構68を介して車輪70と連結されている。動力分割機構66は、例えばプラネタリギヤユニットであり、内燃機関20から出力されるトルクをジェネレータ62と車輪70とに分割する。より詳細には、動力分割機構66において、サンギヤはジェネレータ62の回転軸に連結され、キャリアは内燃機関20のクランク軸52に連結され、リングギヤはモータ64の回転軸に連結されている。内燃機関20から出力されるトルク又はモータ64から出力されるトルクは、減速機構68を介して車輪70に伝達される。ジェネレータ62は、動力分割機構66を介して内燃機関20から供給されたトルクにより電力を回生発電する。
ジェネレータ62及びモータ64は、インバータ72とコンバータ74とを介してバッテリ76と電力の授受を行う。インバータ72は、バッテリ76に蓄えられた電力を直流から交流に変換してモータ64に供給するとともに、ジェネレータ62によって発電される電力を交流から直流に変換してバッテリ76に蓄える。このため、バッテリ76は、ジェネレータ62で生じた電力によって充電され、モータ64で消費される電力により放電される。
上記のように構成されたパワートレーン10では、内燃機関20の始動のためのクランキングは、電動機として機能するジェネレータ62を利用して行われる。すなわち、内燃機関20のクランキングは、クラッチを介さずに内燃機関20と連結されたジェネレータ62によって行われる。なお、ジェネレータ62は、本発明に係る「電動機」の一例に相当する。
1−1−3.制御装置
本実施形態のハイブリッド車両は、パワートレーン10を制御するための制御装置80を備えている。制御装置80は、少なくとも1つのプロセッサと少なくとも1つのメモリと入出力インターフェースとを有するECU(Electronic Control Unit)である。
入出力インターフェースは、内燃機関20及びこれを搭載するハイブリッド車両に搭載された各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関20及びハイブリッド車両の運転を制御するための各種アクチュエータに対して操作信号を出力する。上記の各種センサはクランク角センサ54を含む。制御装置80は、クランク角センサ54からの信号を用いてエンジン回転速度NEを算出できる。また、上記の各種アクチュエータは、上述した燃料噴射弁22、点火装置24、デコンプ装置26(アクチュエータ44)及びモータジェネレータ62、64を含む。
制御装置80のメモリには、ハイブリッド車両の制御のための各種のプログラムや各種のデータ(マップを含む)が記憶されている。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、制御装置80の様々な機能(エンジン制御及び車両走行制御など)が実現される。なお、制御装置80は、複数のECUから構成されていてもよい。
1−1−4.デコンプ装置の設置気筒の選択例
図1に示すように、デコンプ装置26は、内燃機関20の全気筒には設けられておらず、その一部気筒(すなわち、内燃機関20の全部ではない1又は複数の気筒)の一例に相当する第2気筒#2と第3気筒#3とに設置されている。より詳細には、内燃機関20の爆発順序の例は、第1気筒#1→第3気筒#3→第4気筒#4→第2気筒#2である。つまり、内燃機関20では、デコンプ装置26は、すべて(2つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態であるときに爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないように選択された一部気筒(#2、#3)に設置されている。
1−2.デコンプ装置の制御
直列4気筒の内燃機関20では、180°CA間隔で圧縮行程が到来する。このため、#2、#3気筒のデコンプ装置26がデコンプ停止状態にある場合には、爆発順序に従う順で180°CA間隔で各気筒#1〜#4においてコンプレッションが周期的に発生する(すなわち、クランク軸52の1回転当たり2回のコンプレッションが発生する)。このコンプレッションの仕事は、エンジン回転変動の主要因となる。なお、より厳密には、共振の原因となるエンジン回転変動には、コンプレッションが発生する圧縮行程だけでなく、コンプレッションが開放される膨張行程も影響を与える。
上述のように、内燃機関20は、クラッチを介さずに駆動モータユニット60と連結されている。このため、上述のように周期的に発生する内燃機関20のコンプレッションは、駆動モータユニット60への加振力となる。駆動モータユニット60は、そのサイズに応じた固有振動数を有している。したがって、デコンプ停止状態では、エンジン停止過程及びエンジン始動過程においてエンジン回転速度がある領域(後述の図5に示す「第1パワートレーン共振域」に相当)を通過する際に、上記コンプレッションの加振周期が駆動モータユニット60の固有振動周期(1/固有振動数)と一致又は近くなり、パワートレーン10の共振が励起される。その結果、ハイブリッド車両に振動騒音が発生してしまう。
そこで、制御装置80は、エンジン停止過程においては、第1パワートレーン共振域が到来する前にデコンプ作動状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御する。また、制御装置80は、デコンプ作動状態のまま迎えたエンジン始動過程においては、第1パワートレーン共振域を通過した後にデコンプ停止状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御する。なお、上記とは異なり、デコンプ停止状態でエンジン始動過程を迎える場合には、制御装置80は、第1パワートレーン共振域が到来する前にデコンプ作動状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御し、かつ、第1パワートレーン共振域を通過した後にデコンプ停止状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御してもよい。
なお、ここでいう「エンジン停止過程」とは、エンジン停止のための燃料カットの開始からエンジン停止の完了(エンジン回転速度NE=ゼロ)までの期間のことである。また、「エンジン始動過程」とは、クランキングの開始から燃料噴射の開始までの期間のことである。また、駆動モータユニット60と連結されている内燃機関20では、エンジン停止は、ジェネレータ(M/G1)62への通電をオフとした状態で行うことができる。
1−3.デコンプ装置の設置気筒の選択に関連する効果
図4(A)及び図4(B)は、一部気筒(#2、#3)へのデコンプ装置26の設置による効果を説明するための図である。なお、図4(A)及び図4(B)は、エンジン回転速度NEが一定の下での関係を示している。また、ハッチングが付された丸印は、コンプレッションが行われる気筒を示し、ハッチングが付されていない丸印は、コンプレッションが行われない気筒を示している。
内燃機関20の爆発順序は、上述のように、#1→#3→#4→#2である。図4(A)は、本実施形態の内燃機関20との対比のために、爆発順序は内燃機関20と同じであって何れの気筒にもデコンプ装置が設けられていない直列4気筒エンジンの例を示している。この例では、全気筒においてコンプレッションが行われる。このため、図4(A)に示すように、加振周期は、爆発間隔(180°CA)に応じた値となる。
一方、本実施形態の内燃機関20では、デコンプ装置26は、第2気筒#2と第3気筒#3とに設置されている。このため、内燃機関20のすべて(2つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態にある場合には、図4(B)に示すように、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないようにすることができる。このため、加振周期は、図4(A)に示す例のそれに対して2倍となる。
図5は、内燃機関20のコンプレッションに起因してパワートレーン10に共振が発生するエンジン回転速度領域を説明するための図である。なお、図5に示されるエンジン回転速度領域は、アイドル回転速度よりも低い(すなわち、エンジン停止過程及びエンジン始動過程において用いられる)低回転領域である。
図5中のエンジン回転速度値NE1は、図4(A)に示す例の直列4気筒エンジンにおいてコンプレッションによる加振周期が駆動モータユニット60の固有振動周期と一致するエンジン回転速度NEの値に相当する。この例における共振は、エンジン回転速度値NE1を中心とする(換言すると、エンジン回転速度値NE1を含み、かつ、その周辺に位置するエンジン回転速度領域である)「第1パワートレーン共振域」において発生することになる。本実施形態の内燃機関20においても、第2気筒#2及び第3気筒#3のデコンプ装置26がデコンプ停止状態にあるときに第1パワートレーン共振域を通過したとしたら、パワートレーン10に共振が発生することになる。
一方、本実施形態の内燃機関20において、第2気筒#2及び第3気筒#3のデコンプ装置26を共にデコンプ作動状態とした場合には、上述のように加振周期を長くすることができる。このため、第1パワートレーン共振域を通過したとしても、パワートレーン10での共振は抑制される。
図5中のエンジン回転速度値NE2は、上記エンジン回転速度値NE1の2倍の値に相当する。そして、第2気筒#2及び第3気筒#3のデコンプ装置26を共にデコンプ作動状態とした場合には、このエンジン回転速度値NE2において、コンプレッションによる加振周期が駆動モータユニット60の固有振動周期と一致するようになる。したがって、この例における共振は、エンジン回転速度値NE2を中心とする(換言すると、エンジン回転速度値NE2を含み、かつ、その周辺に位置するエンジン回転速度領域である)「第2パワートレーン共振域」において発生することになる。
以上説明したように、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないような一部気筒(#2、#3)を選択してデコンプ装置26を設置することにより、パワートレーン10に共振が発生するエンジン回転速度領域(パワートレーン共振域)を上昇させることができる。これにより、一部気筒にのみデコンプ装置26を備える内燃機関20であっても、デコンプ装置26を全気筒に設置する例と同様に、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制できる。このため、第1パワートレーン共振域でのハイブリッド車両の振動騒音を抑制できる。
1−4.直列4気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の他の選択例
上述した実施の形態1においては、爆発順序が第1気筒#1→第3気筒#3→第4気筒#4→第2気筒#2である内燃機関20において、デコンプ装置26は、第2気筒#2と第3気筒#3とに設置される。このような例に代え、デコンプ装置26は、第1気筒#1と第4気筒#4とに設置されてもよい。また、上記の例とは異なる爆発順序が用いられる直列4気筒エンジンであっても、デコンプ装置26は、上記の例と同様に、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないように選択された一部気筒に設置されてもよい。
さらに、直列4気筒エンジンにおける「一部気筒」の他の例は、任意の3つの気筒であってもよい。このような例であっても、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないようにすることができる。また、この例によれば、デコンプ作動状態における加振周期は、実施の形態1と比べてさらに長くなり、その結果、パワートレーン10に共振が発生するエンジン回転速度領域がさらに上昇することになる。
2.実施の形態2
次に、図6〜図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。以下の説明では、実施の形態2に係るハイブリッド車両のパワートレーンの構成の一例として、図1に示す構成が用いられているものとする。
2−1.デコンプ装置の制御
2−1−1.エンジン始動過程の制御
図6は、実施の形態1のように一部気筒(#2、#3)にデコンプ装置26を設置した場合の課題を説明するための図である。図6は、エンジン始動過程におけるデコンプ装置26の動作を示している。なお、図6では、エンジン始動過程において各気筒がどの行程にあるかを分かり易く説明するために、エンジン回転速度NEの経時的な変化が各気筒の各行程と関連付けて表されている。このため、図6の横軸は、厳密には時間そのものではない。このことは、後述の図7も同様である。
図6に示す例では、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制するために、第1パワートレーン共振域を通過する前(その下限値TH1に到達する前)に、デコンプ作動状態となるように第2気筒#2、第3気筒#3のデコンプ装置26が制御される。このようにデコンプ作動状態が選択された後には、燃焼の開始前に再びデコンプ停止状態に切り替える必要がある。
図6に示す例では、デコンプ停止状態に切り替えるタイミングが遅く、その結果、デコンプ作動状態のままで(すなわち、コンプレッションが発生しない状態のままで)第2気筒#2、第3気筒#3の圧縮行程が第2パワートレーン共振域を通過している。このため、第2パワートレーン共振域を通過する際に共振が発生してしまう。
図7は、本発明の実施の形態2に係るデコンプ装置26の制御を説明するための図である。図7に示すように、本実施形態では、デコンプ作動状態からデコンプ停止状態への切り替えは、第1パワートレーン共振域(の上限値TH2)と第2パワートレーン共振域(の下限値TH3)との間に位置するエンジン回転速度領域(以下、「中間域」と称する)において実行される。
2−1−2.エンジン停止過程の制御
エンジン停止過程におけるデコンプ装置26の制御も、上述したエンジン始動過程の制御と同じ考え方に基づいて実行される。具体的には、エンジン停止過程では、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制するために、第1パワートレーン共振域を通過する前(その上限値TH2に到達する前)に、デコンプ作動状態となるように第2気筒#2、第3気筒#3のデコンプ装置26を制御する必要がある。しかしながら、このデコンプ作動状態への切り替えを行うエンジン回転速度NEが高すぎると、第2パワートレーン共振域の通過中に共振が発生してしまう。
そこで、本実施形態では、エンジン停止過程におけるデコンプ停止状態からデコンプ作動状態への切り替えは、上記中間域(TH2<NE<TH3)において実行される。
2−2.デコンプ装置の制御に関するECUの処理
2−2−1.エンジン始動過程の処理
図8は、本発明の実施の形態2に係るエンジン始動過程におけるデコンプ装置26の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。制御装置80は、本ルーチンの処理を、デコンプ装置26の設置気筒(#2、#3)を対象として個別に、かつ、内燃機関20のサイクル毎に繰り返し実行する。
図8に示すルーチンでは、制御装置80は、まず、内燃機関20がエンジン始動過程にあるか否かを判定する(ステップS100)。この判定が満たされるか否かは、例えば、ハイブリッド車両のドライバ又はパワートレーン10のシステムからのエンジン始動要求に基づくエンジン始動指令の有無に基づいて行われる。
ステップS100の判定結果が否定的である場合には、本ルーチンが終了される。一方、ステップS100の判定結果が肯定的である場合には、制御装置80は、エンジン回転速度NEが所定の回転速度閾値(第1パワートレーン共振域の下限値TH1)よりも低いか否かを判定する(ステップS102)。
ステップS102の判定結果が肯定的である場合(NE<TH1)には、制御装置80は、デコンプ作動状態が選択されるように第2気筒#2、第3気筒#3のデコンプ装置26を制御する(ステップS104)。なお、既にデコンプ作動状態が選択されているときに処理がステップS104に進んだ場合には、デコンプ作動状態が維持される。
一方、ステップS102の判定結果が否定的である場合(NE≧TH1)には、処理はステップS106に進む。ステップS106では、制御装置80は、エンジン回転速度NEが上述の中間域(TH2<NE<TH3)にあるか否かを判定する。その結果、ステップS106の判定結果が肯定的である場合には、制御装置80は、デコンプ停止状態が選択されるように第2気筒#2、第3気筒#3のデコンプ装置26を制御する(ステップS108)。なお、既にデコンプ停止状態が選択されているときに処理がステップS108に進んだ場合には、デコンプ停止状態が維持される。
一方、ステップS106の判定結果が否定的である場合(TH1≦NE≦TH2、又はNE≧TH3)には、処理はステップS110に進む。ステップS110では、制御装置80は、エンジン回転速度NEが所定の回転速度閾値(第2パワートレーン共振域の下限値TH3)以上であるか否かを判定する。
ステップS110の判定結果が否定的である場合(すなわち、TH1≦NE≦TH2)には、制御装置80は、ステップS104に進み、デコンプ作動状態を選択(継続)する。一方、ステップS110の判定結果が肯定的である場合(NE≧TH3)には、制御装置80は、ステップS108に進み、デコンプ停止状態を選択(継続)する。
2−2−2.エンジン停止過程の処理
図9は、本発明の実施の形態2に係るエンジン停止過程におけるデコンプ装置26の制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。図9に示すルーチン中のステップS102〜S110の処理の内容自体は、図8に示すルーチンのものと同じである。ただし、図9に示すルーチンは、以下に説明するように、ステップS102〜S110の処理の実行順序において図8に示すルーチンと相違する。
図9に示すルーチンでは、制御装置80は、まず、内燃機関20がエンジン停止過程にあるか否かを判定する(ステップS200)。この判定が満たされるか否かは、例えば、ハイブリッド車両のドライバ又はパワートレーン10のシステムからのエンジン停止要求に基づくエンジン停止指令の有無に基づいて行われる。
ステップS200の判定結果が否定的である場合には、本ルーチンが終了される。一方、ステップS200の判定結果が肯定的である場合には、制御装置80は、ステップS110の判定を実行する。その結果、判定結果が肯定的である場合(NE≧TH3)には、制御装置80は、デコンプ停止状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御する(ステップS108)。
一方、ステップS110の判定結果が否定的である場合(NE<TH3)には、制御装置80は、ステップS106の判定を実行する。その結果、判定結果が肯定的である場合(TH2<NE<TH3)には、制御装置80は、デコンプ作動状態が選択されるようにデコンプ装置26を制御する(ステップS104)。
一方、ステップS106の判定結果が否定的である場合(NE≦TH2)には、制御装置80は、ステップS102の判定を実行する。その結果、判定結果が否定的である場合(TH1≦NE≦TH2)には、制御装置80は、ステップS104に進み、デコンプ作動状態を選択(継続)する。一方、ステップS102の判定結果が肯定的である場合(NE<TH1)には、制御装置80は、ステップS108に進み、デコンプ停止状態を選択(継続)する。
2−3.デコンプ装置の制御に関する効果
図8に示すルーチンによれば、エンジン始動過程におけるデコンプ作動状態からデコンプ停止状態への切り替えは、上述の中間域(TH2<NE<TH3)において行われる。これにより、第1パワートレーン共振域を通過した後であって第2パワートレーン共振域に入る前に、デコンプ装置26の設置気筒(#2、#3)をデコンプ停止状態にすることができる。
また、図9に示すルーチンによれば、エンジン停止過程におけるデコンプ停止状態からデコンプ作動状態への切り替えは、上述の中間域(TH2<NE<TH3)において行われる。これにより、第2パワートレーン共振域を通過した後であって第1パワートレーン共振域に入る前に、デコンプ装置26の設置気筒(#2、#3)をデコンプ作動状態にすることができる。
以上説明した本実施形態のデコンプ装置26の制御によれば、エンジン始動過程及びエンジン停止過程において、第1パワートレーン共振域を通過する際の共振だけでなく、デコンプ作動状態のままで第2パワートレーン共振域を通過することに起因する共振をも抑制できるようになる。したがって、デコンプ装置26の設置気筒の減少によるコスト低減を図りつつ、ハイブリッド車両の振動騒音を適切に抑制できるようになる。
なお、実施の形態2において図6〜図9を参照して説明した例とは異なり、エンジン停止過程においてデコンプ作動状態を選択した後にデコンプ停止状態に戻さない例が想定される。このような例では、その後にデコンプ作動状態のままでエンジン始動過程を迎えることになる。この例におけるデコンプ装置26の制御は、例えば、次のように行うことができる。すなわち、エンジン停止過程に関しては、図9に示すルーチンからステップS102の処理を削除するとともに、ステップS106の判定結果が否定的となった場合にはルーチンの処理を終了すればよい。また、エンジン始動過程に関しては、図8に示すルーチンからステップS102、S104及びS110の処理を削除するとともに、ステップS106の判定結果が否定的となった場合にはルーチンの処理を終了すればよい。
3.実施の形態3
次に、図10(A)及び図10(B)を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のハイブリッド車両は、直列4気筒の内燃機関20に代え、直列2気筒の内燃機関90(図10(A)参照)を備えている点を除き、実施の形態1のハイブリッド車両と同じである。
3−1.直列2気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の選択例
図10(A)及び図10(B)は、直列2気筒の内燃機関90を対象としたデコンプ装置26の設置気筒の選択例を説明するための図である。この内燃機関90の爆発順序は、#1→#2である。図10(A)に示す例では、デコンプ装置26は、内燃機関90の「一部気筒」の一例に相当する第2気筒#2に設置されている。
図10(B)は、内燃機関90のすべて(1つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態にあるときの各気筒のコンプレッションの有無を爆発順序と関連付けて表している。図10(A)に示すデコンプ装置26の設置気筒の選択例によれば、直列2気筒の内燃機関90においても、図10(B)に示すように、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないようにすることができる。したがって、内燃機関90の全気筒でコンプレッションが行われる場合と比較して、加振周期の拡大により、パワートレーン共振域を上昇させることができる。このため、実施の形態1と同様に、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制することができる。
なお、一部気筒(#2)にのみデコンプ装置26が設置された内燃機関90を対象として、実施の形態2において説明したデコンプ装置26の制御が実行されてもよい。このことは、後述の実施の形態4〜6についても同様である。
3−2.直列2気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の他の選択例
直列2気筒の内燃機関90におけるデコンプ装置26の設置気筒は、上記の例に代え、第1気筒#1であってもよい。
4.実施の形態4
次に、図11(A)及び図11(B)を参照して、本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態のハイブリッド車両は、直列4気筒の内燃機関20に代え、直列3気筒の内燃機関92(図11(A)参照)を備えている点を除き、実施の形態1のハイブリッド車両と同じである。
4−1.直列3気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の選択例
図11(A)及び図11(B)は、直列3気筒の内燃機関92を対象としたデコンプ装置26の設置気筒の選択例を説明するための図である。この内燃機関92の爆発順序の例は、#1→#2→#3である。図11(A)に示す例では、デコンプ装置26は、内燃機関92の「一部気筒」一例に相当する第2気筒#2及び第3気筒#3に設置されている。
図11(B)は、内燃機関92のすべて(2つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態にあるときの各気筒のコンプレッションの有無を爆発順序と関連付けて表している。図11(B)に示す例においても、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションを生じさせることがない。このため、実施の形態1〜3と同様に、加振周期の拡大によるパワートレーン共振域の上昇によって、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制できる。
4−2.直列3気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の他の選択例
直列3気筒の内燃機関92におけるデコンプ装置26の設置気筒は、上記の例に代え、第1気筒#1と第3気筒#3のグループ、又は、第1気筒#1と第2気筒#2のグループであってもよい。
5.実施の形態5
次に、図12(A)及び図12(B)を参照して、本発明の実施の形態5について説明する。本実施形態のハイブリッド車両は、直列4気筒の内燃機関20に代え、V型6気筒の内燃機関94(図12(A)参照)を備えている点を除き、実施の形態1のハイブリッド車両と同じである。
5−1.V型6気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の選択例
図12(A)及び図12(B)は、V型6気筒の内燃機関94を対象としたデコンプ装置26の設置気筒の選択例を説明するための図である。この内燃機関94における気筒番号の採番規則は、図12(A)に示すとおりである。すなわち、気筒番号は、気筒列方向の一端側から左右バンクに交互に振られている。このことは、後述のV型8気筒の内燃機関96についても同様である。
内燃機関94における爆発順序の例は、#1→#2→#3→#4→#5→#6である。図12(A)に示す例では、デコンプ装置26は、内燃機関94の「一部気筒」の一例に相当する第1気筒#1、第3気筒#3及び第5気筒#5に設置されている。
図12(B)は、内燃機関94のすべて(3つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態にあるときの各気筒のコンプレッションの有無を爆発順序と関連付けて表している。図12(B)に示す例においても、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションを生じさせることがない。このため、実施の形態1〜4と同様に、加振周期の拡大によるパワートレーン共振域の上昇によって、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制できる。
5−2.V型6気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の他の選択例
V型6気筒の内燃機関94におけるデコンプ装置26の設置気筒は、上記の例に代え、#2と#4と#6のグループであってもよい。また、デコンプ装置26は、次のような4つの気筒のグループ、すなわち、#1と#2と#4と#5のグループ、#2と#3と#5と#6のグループ、又は、#3と#4と#6と#1のグループであってもよい。さらに、デコンプ装置26の設置気筒(一部気筒)の他の例は、任意の5つの気筒であってもよい。
6.実施の形態6
次に、図13(A)及び図13(B)を参照して、本発明の実施の形態6について説明する。本実施形態のハイブリッド車両は、直列4気筒の内燃機関20に代え、V型8気筒の内燃機関96(図13(A)参照)を備えている点を除き、実施の形態1のハイブリッド車両と同じである。
6−1.V型8気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の選択例
図13(A)及び図13(B)は、V型8気筒の内燃機関96を対象としたデコンプ装置26の設置気筒の選択例を説明するための図である。この内燃機関96の爆発順序の例は、#1→#8→#4→#3→#6→#5→#7→#2である。図13(A)に示す例では、デコンプ装置26は、内燃機関96の「一部気筒」の一例に相当する第8気筒#8、第3気筒#3、第5気筒#5及び第2気筒#2に設置されている。
図13(B)は、内燃機関96のすべて(4つ)のデコンプ装置26がデコンプ作動状態にあるときの各気筒のコンプレッションの有無を爆発順序と関連付けて表している。図13(B)に示す例においても、爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションを生じさせることがない。このため、実施の形態1〜5と同様に、加振周期の拡大によるパワートレーン共振域の上昇によって、第1パワートレーン共振域を通過する際に共振を抑制できる。
6−2.V型8気筒エンジンにおけるデコンプ装置の設置気筒の他の選択例
V型8気筒の内燃機関96におけるデコンプ装置26の設置気筒の例は、上記の例と同様に、コンプレッション発生気筒と非コンプレッション気筒とが交互に続く他の例である#1と#4と#6と#7のグループであってもよい。また、デコンプ装置26の設置気筒の他の例は、#8と#4と#3と#5と#7と#2のグループ、#4と#3と#6と#7と#2と#1のグループ、#3と#6と#5と#2と#1と#8のグループ、又は、#6と#5と#7と#1と#8と#4のグループのように、非コンプレッション気筒が3つ連続する例であってもよい。さらに、デコンプ装置26の設置気筒の他の例は、1つのコンプレッション発生気筒、2つの非コンプレッション気筒、1つのコンプレッション発生気筒、2つの非コンプレッション気筒、1つのコンプレッション発生気筒、及び1つの非コンプレッション気筒の順となる不等間隔の例(例えば、#8と#4と#6と#5と#2のグループ)であってもよい。また、デコンプ装置26の設置気筒(一部気筒)の他の例は、任意の7つの気筒であってもよい。
7.他の実施の形態
7−1.他の内燃機関の例
本発明の対象となる内燃機関の気筒数及び気筒配置は、上述した実施の形態1〜6の例に限られない。すなわち、内燃機関の気筒数は複数であればよく、また、気筒配置は、直列型及びV型に限られず、例えば、水平対向型又はW型であってもよい。
7−2.デコンプ装置の制御の実行時期の他の例
上述した実施の形態1及び2においては、デコンプ装置26の制御がエンジン停止過程及びエンジン始動過程の双方において行われる例を挙げた。しかしながら、本発明に係るデコンプ装置の制御は、エンジン停止過程及びエンジン始動過程の何れか一方のみにおいて行われてもよい。
7−3.駆動モータユニット及びパワートレーンの他の例
本発明の対象となる「駆動モータユニット」は、車両を駆動可能なものであって、クラッチを介さずに内燃機関に連結された(すなわち、内燃機関をクランキング可能な)電動機を有するものであればよい。そして、「クラッチを介さずに内燃機関に連結された電動機」は、駆動モータユニット60のジェネレータ62のように主に発電機として機能するものに限られない。すなわち、本発明に係るハイブリッド車両では、駆動モータユニットが車両駆動のために備える電動機が、内燃機関クランキング可能な「電動機」として用いられてもよい。このように、「クラッチを介さずに内燃機関に連結された電動機」は、車両駆動用エネルギ(車両の駆動力、又は車両駆動のための電力)を発生させるものであれば、ハイブリッド車両を駆動するために用いられるか否かを問われない。また、本発明に係るハイブリッド車両が備える「パワートレーン」は、内燃機関20と駆動モータユニット60との双方を動力源として利用する方式(駆動モータユニット60を備えるパワートレーン10のようなスプリット方式、又は、パラレル方式)に代え、例えば、内燃機関20を発電のためにのみ用いるシリーズ方式であってもよい。
また、以上説明した各実施の形態に記載の例及び他の各変形例は、明示した組み合わせ以外にも可能な範囲内で適宜組み合わせてもよいし、また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形してもよい。
10 パワートレーン
20、90、92、94、96 内燃機関
22 燃料噴射弁
24 点火装置
26 デコンプ装置
28 吸気弁
34 HLA
44 アクチュエータ
54 クランク角センサ
60 駆動モータユニット
62 第1モータジェネレータ(M/G1)
64 第2モータジェネレータ(M/G2)
80 制御装置

Claims (3)

  1. 複数の気筒を有する内燃機関と駆動モータユニットとを含むパワートレーンを備えるハイブリッド車両であって、
    前記駆動モータユニットは、クラッチを介さずに前記内燃機関に連結された電動機を含み、
    前記内燃機関は、前記複数の気筒のうちの全部ではない1又は複数である一部気筒に設置され、燃焼が行われないエンジン停止過程及びクランキングの開始から燃料噴射の開始までの期間であるエンジン始動過程のうちの少なくとも一方において前記一部気筒内の圧縮圧を解放するように作動するデコンプ装置を含み、
    前記デコンプ装置は、前記デコンプ装置が作動状態であるときに爆発順序が隣り合う気筒において連続してコンプレッションが生じないように選択された前記一部気筒に設置されている
    ことを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記ハイブリッド車両は、制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記エンジン始動過程において前記デコンプ装置の作動を停止させる場合には、エンジン回転速度が第1パワートレーン共振域の上限値よりも高く、かつ、前記第1パワートレーン共振域よりも高エンジン回転側に位置する第2パワートレーン共振域の下限値よりも低いときに、前記デコンプ装置の作動を停止させ、
    前記第1パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置の作動が停止している状態で前記内燃機関のコンプレッションによる加振周期が前記駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域であり、
    前記第2パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置が作動している状態で前記加振周期が前記固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域である
    ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記ハイブリッド車両は、制御装置をさらに備え、
    前記制御装置は、前記エンジン停止過程において前記デコンプ装置を作動させる場合には、エンジン回転速度が第1パワートレーン共振域の上限値よりも高く、かつ、前記第1パワートレーン共振域よりも高エンジン回転側に位置する第2パワートレーン共振域の下限値よりも低いときに、前記デコンプ装置を作動させ、
    前記第1パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置の作動が停止している状態で前記内燃機関のコンプレッションによる加振周期が前記駆動モータユニットの固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域であり、
    前記第2パワートレーン共振域は、前記デコンプ装置が作動している状態で前記加振周期が前記固有振動周期と一致するエンジン回転速度値を中心とするエンジン回転速度領域である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両。
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